นักวิจัยใช้ของไหลที่ตอบสนองทางไฟฟ้าเพื่อสร้างเลนส์ที่ปรับสภาพได้เหมือนดวงตา

นักวิจัยได้พัฒนาเลนส์ของเหลวที่ปรับเปลี่ยนได้โดยใช้ของเหลวที่ตอบสนองทางไฟฟ้าชนิดใหม่ที่เรียกว่า dibutyl adipate (DBA) ซึ่งจะเปลี่ยนความยาวโฟกัสเมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้า เลนส์มีน้ำหนักเบา กะทัดรัด และง่ายต่อการประดิษฐ์ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับกล้องโทรศัพท์มือถือ กล้องเอนโดสโคป แว่นตา และแอปพลิเคชันวิชันซิสเต็ม โฆษณา Miao Xu หัวหน้าทีมวิจัยจาก Hefei University of Technology ในประเทศจีนกล่าวว่า "สายตาของมนุษย์สามารถโฟกัสไปที่วัตถุในระยะต่างๆ ด้วยความเร็วที่เหลือเชื่อโดยพลการ" "โดยได้รับแรงบันดาลใจจากฟังก์ชันนี้ เราจึงพัฒนา เลนส์ ของเหลวที่ปรับสภาพได้เหมือนดวงตา ซึ่งสามารถใช้เพื่อแยกหรือรวมแสงโดยการเปลี่ยนรูปร่างของของเหลว DBA" ในวารสารOptics Lettersของ Optica Publishing Group นักวิจัยได้อธิบายถึงเลนส์เหลวแบบปรับตาม DBA รุ่นใหม่ของพวกเขา ซึ่งมีน้ำหนักเพียงไม่กี่กรัม และแสดงให้เห็นว่าเลนส์นี้มีประสิทธิภาพด้านออปติกสูงและมีความเสถียรที่ดี โครงสร้างโมเลกุลอิเล็กโทรเนกาติตีของ DBA ช่วยให้สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อเปลี่ยนรูปร่างของเลนส์อย่างรวดเร็วเพื่อปรับเปลี่ยนความยาวโฟกัส DBA ยังโปร่งใส ไม่ลบเลือน และราคาไม่แพง ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในเลนส์ชนิดน้ำแบบปรับได้ "เลนส์ชนิดของเหลวที่ปรับเปลี่ยนได้ชนิดนี้อาจเข้ามาแทนที่ระบบเลนส์ทึบแบบเดิมได้ในวันหนึ่ง" Xu กล่าว "สิ่งนี้จะทำให้กล้องของโทรศัพท์มือถือสามารถเปลี่ยนความยาวโฟกัสได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังคงความบางพอๆ กับตัวโทรศัพท์" เนื่องจากไม่ต้องใช้องค์ประกอบกลไกใด ๆ เลนส์ประเภทนี้จึงใช้งานได้นานหลายปีโดยไม่เสื่อมสภาพ เปลี่ยนของเหลวให้เป็นเลนส์ นักวิจัยสร้างเลนส์เหลวใหม่โดยเติมอิเล็กโทรดด้วยของเหลว DBA ซึ่งก่อตัวเป็นรูปโดมเนื่องจากพื้นผิวด้านในของอิเล็กโทรดเคลือบด้วยชั้นกันน้ำ การใช้ไฟฟ้ากระแสตรงทำให้โมเลกุล DBA สะสมที่ขั้วบวก เปลี่ยนรูปร่างโดมในลักษณะที่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ดังนั้นความยาวโฟกัสจึงเปลี่ยน การนำสนามไฟฟ้าออกทำให้ของเหลว DBA คืนรูปร่างเดิม เลนส์ DBA นำเสนอการปรับปรุงที่สำคัญเหนือเลนส์น้ำแบบปรับอัตโนมัติโดยใช้ไฟฟ้าซึ่งมีจำหน่ายทั่วไป เลนส์เหลวแบบใช้ไฟฟ้าใช้ของเหลว เช่น น้ำเค็ม ซึ่งต้องใช้ฟิล์มไดอิเล็กตริกเพื่อแยกของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าออกจากอิเล็กโทรดโลหะ "เลนส์เหลว DBA ของเราไม่ไวต่อการระเหยหรืออิเล็กโทรไลซิส และเนื่องจากของเหลว DBA สัมผัสกับอิเล็กโทรดโดยตรง จึงไม่จำเป็นต้องมีชั้นฉนวน" Xu กล่าว "สิ่งนี้ทำให้เลนส์ DBA มีโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่าและมีความเสถียรที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเลนส์ของเหลวที่เติมด้วยไฟฟ้า" การแสดงประสิทธิภาพออปติก การวิเคราะห์เลนส์ชนิดเหลวที่ใช้ DBA ใหม่แสดงให้เห็นว่ามีการส่งผ่านแสงประมาณ 95% ที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ระหว่าง 390 ถึง 780 นาโนเมตร และประสิทธิภาพนั้นยังคงเสถียรที่อุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องไปจนถึงมากกว่า 200 °F นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จาก 0 ถึง 100 V เปลี่ยนทางยาวโฟกัสจาก 7.5 มม. เป็น 13.1 มม. และความละเอียดของเลนส์สามารถเข้าถึงเกือบ 29 เส้นต่อมิลลิเมตร นักวิจัยยังคงทำงานต่อไปเพื่อทำให้เลนส์ใหม่นี้ใช้งานได้จริงมากขึ้นโดยการพัฒนาวิธีการลดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการขับเคลื่อนเลนส์เหลวที่ใช้ DBA เพิ่มความละเอียด และปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองเป็นมิลลิวินาที พวกเขายังต้องการลดผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อของเหลว DBA เพื่อให้สามารถสร้างเลนส์ขนาดใหญ่ขึ้นได้

โพสต์โดย : ppp เมื่อ 18 ก.พ. 2566 15:45:36 น. อ่าน 107 ตอบ 0